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Probing the aluminum complexation by Siberian riverine organic matter using solid-state DNP-NMR

Authors :
Frédérique Pourpoint
Anatoly S. Prokushkin
François Chabaux
Oleg S. Pokrovsky
Olivier Lafon
Julien Trébosc
Jean-Paul Amoureux
Christelle Anquetil
Hervé Vezin
Xavier Trivelli
Sylvie Derenne
Joëlle Templier
Unité de Catalyse et de Chimie du Solide - UMR 8181 (UCCS)
Université d'Artois (UA)-Ecole Centrale de Lille-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Milieux Environnementaux, Transferts et Interactions dans les hydrosystèmes et les Sols (METIS)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École pratique des hautes études (EPHE)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)
Laboratoire de Spectrochimie Infrarouge et Raman - UMR 8516 (LASIR)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lille
Unité de Glycobiologie Structurale et Fonctionnelle - UMR 8576 (UGSF)
Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Laboratoire d'Hydrologie et de Géochimie de Strasbourg (LHyGeS)
Ecole et Observatoire des Sciences de la Terre (EOST)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Géosciences Environnement Toulouse (GET)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)
V.N. Sukachev Institute of Forest
Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences (SB RAS)
Unité de Catalyse et Chimie du Solide - UMR 8181 (UCCS)
Centrale Lille Institut (CLIL)-Université d'Artois (UA)-Centrale Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lille
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École pratique des hautes études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)
Laboratoire Avancé de Spectroscopie pour les Intéractions la Réactivité et l'Environnement - UMR 8516 (LASIRE)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centrale Lille Institut (CLIL)
Unité de Glycobiologie Structurale et Fonctionnelle UMR 8576 (UGSF)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Ecole et Observatoire des Sciences de la Terre (EOST)
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)
Université d'Artois (UA)-Centrale Lille-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-École Pratique des Hautes Études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-École pratique des hautes études (EPHE)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centrale Lille Institut (CLIL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lille
Source :
Chemical Geology, Chemical Geology, Elsevier, 2017, 452 (3), pp.1-8. ⟨10.1016/j.chemgeo.2017.02.004⟩, Chemical Geology, 2017, 452 (3), pp.1-8. ⟨10.1016/j.chemgeo.2017.02.004⟩
Publication Year :
2017
Publisher :
Elsevier BV, 2017.

Abstract

International audience; In a Siberian river, the concentrations of chemical species vary with the hydrological regime. Dissolved Organic Matter (DOM) and aluminum ions show a parallel trend in the course of the hydrological year. However, the speciation of aluminum in this natural environment remains an open question. We propose here a combination of spectroscopic techniques to investigate the proximity between the aluminum atoms and DOM. First, one-dimensional (1D) solid-state Nuclear Magnetic Resonance (NMR), Electron Paramagnetic Resonance (EPR) and 1D and 2D solution NMR spectra were acquired, providing a clear overview of the DOM composition. Second, the sensitivity enhancement yielded by Dynamic Nuclear Polarization enabled the NMR detection of proximities between the 27Al and 13C nuclei. Hence, we show that 8.3 ± 1.3% of the carboxylate groups observed by NMR are connected to the Al3+ ions in the DOM sample. We here demonstrate for the first time how advanced solid-state NMR methods can provide key information about the localization of aluminum in such complex natural materials.

Details

ISSN :
00092541
Volume :
452
Database :
OpenAIRE
Journal :
Chemical Geology
Accession number :
edsair.doi.dedup.....7f2baed30ce3b51bb7fe75c556e9a3a5
Full Text :
https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2017.02.004